• 신소재공학부 연구동아리 ‘Hi-엔트로피’, 타이타늄 합금 소재 연구 잇단 성과

영남대학교 연구동아리 ‘Hi-엔트로피’구성원들이 대구시장상을 수상하고 기념촬영 하고있다.[사진=영남대학교 제공]

영남대학교 학생 연구 동아리가 생체 친화적인 임플란트용 원소재를 생산할 수 있는 타이타늄 합금 제조 기술을 개발해 학계와 산업계로부터 주목받고 있다.

19일 영남대학교에 따르면 주인공은 영남대 신소재공학부 학부와 대학원 학생들로 구성된 ‘Hi-엔트로피 동아리’다. 이들은 대구테크노파크가 주관한 ‘지역밀착형 연구 활동 지원사업’의 일환으로 지난해 약 4개월간 연구 프로젝트를 수행해 이 같은 성과를 냈다.

이 연구 성과에 대한 공로를 인정받아 동아리 대표인 도희동(26, 영남대 대학원 신소재공학과 석사) 씨는 대구시장 표창을 받는 괘거를 이뤄냈다.

이들은 타이타늄(Ti)을 기반으로 한 지르코늄(Zr) 합금 소재를 생산할 수 있는 기술을 개발했다. 기존 임플란트 소재는 CP타이타늄이나 타이타늄을 기반으로 한 알루미늄, 바나듐 합금이 주로 사용되고 있다. 이번에 개발한 ‘Ti-Zr’ 합금 생산 기술은 기존 임플란트 소재에 비해 생체 친화적이고, 강도와 경도 등 기계적 특성이 우수하다.

현재 국내에는 치과 임플란트용 원소재 생산 기업이 없어 전량 수입에 의존하고 있는 실정이다. 이에 영남대 학생들의 연구 성과가 더욱 주목된다. 전 세계적인 고령화시대 도래에 치과용 임플란트 수요는 해가 갈수록 늘어나고 있다. 이번 연구 성과가 원천 소재의 국산화를 통해 수입제품을 대체하고, 늘어나는 수요에 대처 할 수 있을 것으로 기대 하고있다.

동아리 대표인 도 씨는 “현재 연구실 단계의 실험이 완료된 상태다. 치과 임플란트용 원소재의 대량생산이 가능하도록 공정 최적화를 위한 연구를 지속할 계획이다”며 “후속 연구를 통해 치과용 임플란트는 물론 인공관절, 생체재료 등 타이타늄 합금 소재 산업의 적용 범위 확대가 가능할 것”이라고 자신감을 피력 했다.

이번 영남대 신소재공학부 학생들의 연구 성과는 학부 시절부터 쌓아온 연구력이 누적된 결과로. 특히, 영남대 대학원 신소재공학과 석박사통합과정에 재학 중인 김예진(22) 씨는 학부 4학년이던 지난해 12월 국제 저명 저널 '머티리얼즈 레터스'(Materials Letters)에 논문을 게재해 화제가 되기도 했다.

김 씨의 연구는 타이타늄 합금의 냉간가공(상온 가공)에 관한 연구다. 타이타늄 합금은 구조적 특성으로 인해 상온에서 가공하는 것이 어려운데, 김 씨는 연구를 통해 상온에서 가공할 수 있는 실마리를 제공했다. 이 같은 성과로 김 씨는 영남대학교 총장상(2020 Y형 인재상)을 수상했다.

김 씨는 “타이타늄 합금의 미세조직 분석을 통해 소재를 구성하고 있는 상(phase)의 변형 특성을 발견해 상온 가공을 가능하게 했다. 고온에서 재료를 가공하기 위해서는 고온을 견딜 수 있는 장비가 필요하고, 복잡한 전처리 과정을 거쳐야 한다"며. "이번 연구로 경제성을 확보할 수 있게 됐다.  연구한 소재 외에 다른 타이타늄 합금에도 적용 가능할 것으로 생각된다”고 연구 성과를 설명했다.

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